JP2523518B2 - 高圧タ―ビン起動による蒸気タ―ビンプラントの起動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は蒸気タービンプラントの起動方法に係り、特
に高圧、低圧バイパスラインを備えた高圧、中圧タービ
ン起動方式の蒸気タービンプラントの起動方法に関す
る。

（従来の技術） 一般に、第３図にその系統図を示したような、高圧、
低圧バイパスラインを備えたタービンバイパスプラント
は知られている。

先づ、この種のタービンバイパスプラントの構成を、
蒸気の流れに沿って説明する。

ボイラ１で発生した主蒸気は、主蒸気管２を経て主蒸
気止め弁３を通過し、蒸気加減弁４で流量を制御され高
圧タービン５に流入する。流入した蒸気は、高圧タービ
ン５で仕事をし高圧タービン排気逆止弁６及び低温再熱
蒸気管７を通って再熱器８へ導かれる。ここで蒸気は再
熱され高温再熱蒸気管９を通り、再熱蒸気止め弁10及び
インターセプト弁11を通過後、中圧タービン12に流入す
る。流入した蒸気は中圧タービン12で仕事をした後、排
気としてクロスオーバー管13により低圧タービン14に導
びかれ、さらに仕事をして復水器15へ排出される。低圧
タービン14の排気はこの復水器15で冷却され復水とな
り、復水ポンプ17により抽出、昇圧され、復水管18及び
低圧ヒータ19を経て脱気器20に送られる。脱気器20で脱
気された復水は、給水ポンプ22により昇圧され高圧ヒー
タ24を経てボイラ１に戻る。

次に、この種の従来のタービンプラントの起動方法を
説明する。起動に際して、主蒸気止め弁３の上流側主蒸
気管２より分岐して高圧バイパス管25、高圧バイパス弁
26及び減温器27を介して低温再熱蒸気管７に接続する高
圧タービンバイパスラインＨ・Ｌと、高温再熱蒸気管９
より分岐し、低圧バイパス管29、低圧バイパス弁30及び
減温器31を介して復水器15に接続する低圧タービンバイ
パスラインＬ・Ｌとを作動させる。

主蒸気圧力がある規定圧力に達したら高圧バイパス弁
26に開信号を送り、タービンバイパス運転を開始する。
減温器27には、給水ポンプ22の出口高圧給水管23から分
岐した高圧バイパススプレー管35により高圧バイパスス
プレー弁36を介して給水が導かれ減温器27の出口温度が
制御される。無負荷運転時に高圧バイパス弁26の開信号
が出た場合は、高圧タービン排気逆止弁６が同時に強制
閉塞される。低温再熱蒸気管７へ流入した蒸気は再熱器
８で再熱され高温再熱蒸気管９を満していく。この際、
再熱蒸気止め弁10及び低圧バイパス弁30は全閉状態にあ
り徐々に低温再熱蒸気管７及び高温再熱蒸気管９の圧力
（再熱圧力）が上昇していく。再熱圧力がある圧力以上
になると低圧バイパス弁30は前圧制御しているため開き
始め、低圧バイパス弁30と低圧バイパススプレー弁38は
インターロックされているから同時に開となる。これに
よって、減温器31には復水ポンプ17の出口復水管18から
分岐した復水が低圧バイパススプレー管37によって導入
され、ここで減温された復水は復水器15へ流入する。以
上の流れを続けながらボイラ１は昇圧・昇温を行なう。
なお、この間に高圧タービン５はウォーミングされ、低
速回転でターニング運転されている。

ボイラ１の出口主蒸気条件が高圧タービン５への流入
条件を満したら高圧タービン５への通気を開始しタービ
ン回転数の昇速を始める。この際、蒸気加減弁４および
インターセプト弁11を全開にし、主蒸気止め弁バイパス
弁3aと再熱蒸気止め弁バイパス弁10aとを介して徐々に
蒸気を高圧タービン５と中圧タービン12に流入させ全周
噴射運転を行なう。各タービンに流入する蒸気量は、こ
の主蒸気止め弁バイパス弁3aと再熱蒸気止め弁バイパス
弁10aで完全に制御される。

第４図はタービンの負荷、回転数及び圧力、温度を示
したグラフであり、図中線109は低温再熱蒸気を、線110
は高圧タービン排気を、線111は再熱蒸気を示してい
る。

タービンバイパス運転開始後、低温再熱蒸気109の温
度が設定値まで上昇してくる。この時、同時に再熱圧力
111も上昇し設定値に落ち着く。タービン通気開始跡タ
ービンの回転数を昇速していくと高圧タービン排気110
の圧力が上昇していき温度が急激に上昇する。この高温
状態は無負荷運転中継続している。負荷併入後、高圧タ
ービン排気110の温度は急激に低下し、ある点から負荷
に比例して再び上昇する。タービンバイパス運転完了
時、高圧タービン排気110の温度は低温再熱蒸気109の温
度と一致しその後は負荷に比例して上昇していく。

第４図で明らかな事は、高圧タービン排気110の温度
がタービン回転数昇速から定格回転数における無負荷運
転時に過度に上昇していることである。これは、再熱蒸
気111の圧力がある高い圧力に保持されているため高圧
タービン排気逆止弁６が全閉し、高圧タービン５に流入
した蒸気が高圧タービン５内で密閉されることによるも
のである。ところで、高圧タービン排気逆止弁６には、
強制閉の力がかかっているが、ある差圧が発生するとリ
ークが起る。この理由から高圧タービン排気110圧力は
再熱蒸気111圧力より少し高い圧力に維持される。再熱
蒸気111圧力は、この時期においてタービンバイパス容
量のタービン負荷になり得る圧力、例えばタービンバイ
パス容量が30％容量の場合、タービン負荷30％時の再熱
蒸気圧力に設定されるのが一般的である。また、この圧
力は低圧バイパスラインの容量を小さくするため可能な
限り高い圧力の方が有利である。

以上のことから高圧タービン排気110の圧力は高い圧
力となるから、高圧タービン５に流入した蒸気は充分な
膨張が出来ずタービン羽根との風損により高圧タービン
排気110の温度は急激に上昇してしまう。このことは高
圧タービン５の各部の伸び左の増大及び熱応力の増大を
もたらす。そして、表面熱応力による高圧排気部ロータ
ーの寿命消費が最も重要な問題となる。

（発明が解決しようとする問題点） これらの欠点を改善するための方法および装置として
特開昭53−102401号公報が提案されている。これは、中
低圧タービン起動方式によってなされ、タービンの昇速
は中低圧タービンで行なわれる。この際、高圧タービは
完全に蒸気の流れから遮断され、かつ、高圧タービンの
排気側から復水器に至る蒸気ダンプラインは開き、真空
状態にされている。これにより高圧タービンの風損を防
止し、排気温度の上昇を防止する方法である。しかし、
この方法では高圧タービン排気温度の上昇は防止できる
が、高圧タービンのウォーミングができないこと、さら
に、この中低圧タービン起動方式では起動操作が煩雑と
なり制御がむずかしくなるなどの問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有す
る問題点を解消し、起動操作が容易な、かつ、制御のし
易い高圧・中圧タービン起動方式の蒸気タービンプラン
トの起動方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、ボイラから主
蒸気管を通して導かれる主蒸気により駆動される高圧タ
ービンと、この高圧タービンから高圧タービン排気逆止
弁、低温再熱蒸気管、再熱器および高温再熱蒸気管を順
次通して導かれる高温再熱蒸気により駆動される中圧、
低圧タービンと、前記主蒸気管から分岐し高圧タービン
をバイパスして前記低温再熱蒸気管に至る高圧バイパス
ラインと、前記高温再熱蒸気管から分岐し中圧、低圧タ
ービンをバイパスして復水器に至る低圧バイパスライン
と、前記高圧タービン排気逆止弁の上流側から分岐し蒸
気ダンプ弁を介して復水器に至る蒸気ダンプラインとを
備えた高圧タービン起動による蒸気タービンプラントの
起動方法において、高圧タービンへの主蒸気の供給に先
立ち高圧バイパスラインへ蒸気を供給し、前記主蒸気管
に設けられた蒸気加減弁と高温再熱蒸気管に設けられた
インターセプト弁を同時に開き、高圧バイパスラインを
経て流入する中圧タービン入口側の蒸気圧力を低圧バイ
パスラインで設定される高い圧力に維持し、高圧タービ
ンへの主蒸気の供給を開始すると同時に蒸気ダンプライ
ンを開き高圧タービンの背圧を真空近くの圧力まで下
げ、タービン負荷併入後、前記蒸気ダンプラインを閉じ
て高圧タービンの背圧を徐々に上昇させるようにしたこ
とを特徴とするものである。

（作 用） 上記構成に基づいて本発明の作用を説明すると、高圧
タービンへの主蒸気の供給に先立って、高圧バイパス弁
を開いて高圧バイパスライン側へ蒸気を流す。これによ
り、タービンバイパス運転が開始する。主蒸気圧力が設
定圧力に達したのちは高圧タービンへ徐々に通気を開始
するわけであるが、この通気と同時に蒸気ダンプ弁を開
く。これにより、高圧タービンのウォーミングができる
とともに、その排気が復水器へ逃げ、高圧タービン排気
圧力は真空近い圧力にまで下がり、その温度上昇を防止
することができる。この際、低温再熱蒸気管内の圧力と
高圧タービン排気圧力との差圧により高圧タービン排気
逆止弁は強制閉塞され、中圧タービン入口側の高温再熱
蒸気の圧力は低圧バイパスラインで設定される高圧のま
ま保持される。

（実施例） 以下、本発明による高圧・中圧タービン起動方式の蒸
気タービンプラントの起動方法の一実施例を第１図及び
第２図を参照して説明する。

第１図は本発明である制御方法を実施する上で最適な
プラントの概略系統図である。なお、第３図と同一部分
については同一符号を付して示しており、その説明は省
略する。

このタービンバイパスプラントは、第３図に示したも
のと同様に主蒸気止め弁３の上流側の主蒸気管２より分
岐して高圧バイパス管25、高圧バイパス弁26及び減温器
27を介して低温再熱蒸気管７に接続する高圧タービンバ
イパスラインＨ・Ｌと、高温再熱蒸気管９より分岐し、
低圧バイパス管29、低圧バイパス弁30及び減温器31を介
して復水器15に接続する低圧タービンバイパスラインＬ
・Ｌとを備え、さらに、高圧タービン排気逆止弁６の上
流から分岐して蒸気ダンプ管33及び蒸気ダンプ弁34を介
して復水器15に接続する蒸気ダンプラインＤ・Ｌを備え
ている。

タービンへの通気を開始するに先だち、ボイラ１の点
火後、主蒸気圧力がある圧力に達したら、高圧バイパス
弁26を開く。高圧バイパス弁26と高圧バイパススプレー
弁36はインターロックされており同一信号により開とな
る。減温器27で冷却された蒸気は低温再熱蒸気管７を通
り再熱器８へ導かれる。再熱器８で蒸気は再熱され、高
温再熱蒸気管９に流入する。この段階では、再熱蒸気止
め弁10及び低圧バイパス弁30が閉塞されているため再熱
蒸気圧力はしだいに上昇する。再熱蒸気圧力が規定圧力
以上となると、その規定圧力を維持しようとする低圧バ
イパス弁30が開となり、蒸気は減温器31で減温され復水
器15へ流入する。低圧バイパススプレー弁38は低圧バイ
パス弁30とインターロックされており同じ信号により開
となる。この状態でボイラ１の燃料を増加していき主蒸
気圧力及び温度を上昇していく。

この時点では、主蒸気止め弁３及び再熱蒸気止め弁10
が全閉しているため高圧タービン５には蒸気は流入して
いない。但し、ターニング運転している場合は低速で回
転していることになる。また、高圧タービン５にウォー
ミングウィンを持つプラントでは、この時期に高圧ター
ビン５内を４〜5atgに保つことが望ましい。

主蒸気圧力及び温度が高圧タービン５への流入条件を
満したら通気を開始してタービン回転数の昇速を始め
る。この際、通気に先立って蒸気加減弁４が全開され、
インターセプト弁11も蒸気加減弁４に連動して全開とな
る。次に主蒸気止め弁バイパス弁3aと再熱蒸気止め弁バ
イパス弁10aが同時に開き始める。

しかして、本発明によれば、高圧タービン５への通気
と同時に蒸気ダンプ弁34も全開にされ高圧タービン５で
仕事をした蒸気は復水器15へ逃される。この時、高圧タ
ービン排気逆止弁６はタービンバイパス運転開始後から
差圧により強制的に閉塞されており、その結果、その上
流側である高圧タービン５の排気室は復水器15と同じ真
空状態となる。但し、高圧タービン排気逆止弁６の下流
である低温再熱蒸気管７及び高温再熱蒸気管９内の圧力
（再熱蒸気圧力）はタービン側の状態に関係なく、低圧
バイパス弁30の調節によってある設定圧力を維持し続け
る。そして、徐々に高圧タービン５への蒸気量を増すこ
とによりタービンの昇速を進める。この過程において蒸
気ダンプ弁34は全開状態を維持する。高圧タービン５に
流入した蒸気は排気室圧力が真空に近い低い圧力のため
十分膨張し仕事をする。このことにより風損を防止する
ことが出来排気温度が異常に上昇することはない。尚、
蒸気ダンプ弁34が全開で維持されていることから蒸気流
量の増加は蒸気ダンプ管33及び蒸気ダンプ弁34のライン
損失を増大していくことになる。このことは高圧タービ
ン５の排気圧力が徐々に上昇する原因となるが、この上
昇が排気温度の異常な上昇につながらない様にするため
には蒸気ダンプ管33の口径を適宜選定すればよい。

一方、タービン負荷併入後、本発明では蒸気ダンプ弁
34に閉信号を与えて徐々に閉塞させる。この理由は、負
荷併入後は、高圧タービン５の排気圧力が上昇しても、
高圧タービン５内で十分な仕事をすることから排気温度
の異常な上昇につながらないからである。

以上のことから、この蒸気ダンプ弁34の容量は高圧タ
ービン５の回転上昇に必要な蒸気量を流せる容量であれ
ばよく、蒸気量としては少なく蒸気ダンプラインの大口
径化を防止できる。

また、蒸気ダンプラインを流れる蒸気流量をタービン
の出力に関係なく低流量にできること、さらに再熱蒸気
圧力をタービンに関係なく高い圧力に設定出来ることか
ら低圧バイパスラインのコンパクト化を図ることができ
る。

第２図は運転過程での各主要弁の弁開度及び再熱蒸気
ラインの圧力及び温度とタービンの負荷及び回転数との
関係を示している。なお、第４図と同一部分には同一符
号を付して示し、弁開度の経時的変化を示すそれぞれの
線には第１図に示したそれぞれの弁に対応する符号を付
して示している。

第２図に示したように、高圧タービン５への通気開始
点に上記ダンプ弁34が全開となる。この時、高圧タービ
ン排気110の圧力は一時的に真空となり、主蒸気止め弁
バイパス3aで制御された流入蒸気は徐々に増加していき
タービン回転数が昇速していく。この時再熱蒸気111の
圧力に関係なく高圧タービン排気110の圧力は真空から
徐々に上昇していく。但し、この圧力上昇は主蒸気止め
弁バイパス弁3aの弁開度に比例しており、十分低い圧力
におさえることが出来る。

しかして、本発明によれば、従来技術で問題になって
いた高圧タービン排気110の温度に異常な上昇が起ら
ず、この温度は主蒸気止め弁バイパス弁3aに比例する形
で上昇していく。そして、タービン負荷併入後蒸気ダン
プ弁34の弁開度を下げていくと高圧タービン排気110の
圧力は一旦急激に上昇し始めるが高圧タービン排気110
の温度はそれ程急激な上昇を示さない。これは、上述し
た様にタービン内で十分な仕事が行われるからである。

〔発明の効果〕

以上説明から明らかなように、本発明によれば、高圧
タービンへの主蒸気の供給に先立ち高圧バイパスライン
へ蒸気を供給し、蒸気加減弁とインターセプト弁を同時
に開方向に制御し、高圧バイパスラインを経て流入する
中圧タービン入口側の蒸気圧力を低圧バイパスラインで
設定される高い圧力に維持し、高圧タービンへの主蒸気
の供給を開始すると同時に蒸気ダンプラインを開き高圧
タービンの背圧を真空近くの圧力にまで下げ、タービン
負荷併入後、前記蒸気ダンプラインを閉じて高圧タービ
ンの背圧を徐々に上昇させるようにしたから、極めて簡
単な構成で、高圧タービンの風損を防止し、その排気温
度の上昇を防止することができる。しかも、高圧タービ
ンは、蒸気ダンプ弁によりその排気圧力が制御され、さ
らに中圧タービンと同時に通気されるため、タービンウ
オーミングを行うことができ、また、上述のように蒸気
ダンプ弁により高圧タービン排気圧力がコントロールさ
れるため、再熱蒸気圧力を高圧に設定することが容易に
可能である。

また、高圧・中圧タービン起動方式の蒸気タービンプ
ラントの起動操作を極めて容易に、かつ、制御のし易い
ものとすることがきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタービンバイパスプラントの系統図、
第２図は、本発明の制御方法による各主要弁の動き、及
び再熱蒸気系と高圧タービン排気の圧力及び温度とター
ビン回転数、負荷との関係を示す図、第３図は従来ター
ビンプラントの系統図、第４図は従来の制御方法によっ
た場合のタービン回転数及び負荷と再熱蒸気ライン及び
高圧タービン排気の圧力及び温度との関係を示す図であ
る。 １……ボイラ、２……主蒸気管、３……主蒸気止め弁、
3a……主蒸気止め弁バイパス弁、４……蒸気加減弁、５
……高圧タービン、６……高圧タービン排気逆止弁、７
……低温再熱蒸気管、８……再熱器、９……高温再熱蒸
気管、10……再熱蒸気止め弁、10a……再熱蒸気止め弁
バイパス弁、11……インターセプト弁、12……中圧ター
ビン、13……フロスオーバ管、14……低圧タービン、15
……復水器、16……復水ポンプ吸込管、17……復水ポン
プ、19……低圧ヒータ、20……脱気管、21……降水管、
22……給水ポンプ、23……高圧給水管、24……高圧ヒー
タ、25……高圧バイパス管、26……高圧バイパス弁、27
……減温器、28……高圧バイパス管、29……低圧バイパ
ス管、30……低圧バイパス弁、31……減温器、32……低
圧バイパス管、33……蒸気ダンプ管、34……蒸気ダンプ
弁、35……高圧バイパススプレー管、36……高圧バイパ
ススプレー弁、37……低圧バイパススプレー弁、38……
低圧バイパススプレー弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラから主蒸気管を通して導かれる主蒸
   気により駆動される高圧タービンと、この高圧タービン
   から高圧タービン排気逆止弁、低温再熱蒸気管、再熱器
   および高温再熱蒸気管を順次通して導かれる高温再熱蒸
   気により駆動される中圧、低圧タービンと、前記主蒸気
   管から分岐し高圧タービンをバイパスして前記低温再熱
   蒸気管に至る高圧バイパスラインと、前記高温再熱蒸気
   管から分岐し中圧、低圧タービンをバイパスして復水器
   に至る低圧バイパスラインと、前記高圧タービン排気逆
   止弁の上流側から分岐し蒸気ダンプ弁を介して復水器に
   至る蒸気ダンプラインとを備えた高圧タービン起動によ
   る蒸気タービンプラントの起動方法において、高圧ター
   ビンへの主蒸気の供給に先立ち高圧バイパスラインへ蒸
   気を供給し、前記主蒸気管に設けられた蒸気加減弁と高
   温再熱蒸気管に設けられたインターセプト弁を同時に開
   き、高圧バイパスラインを経て流入する中圧タービン入
   口側の蒸気圧力を低圧バイパスラインで設定される高い
   圧力に維持し、高圧タービンへの主蒸気の供給を開始す
   ると同時に蒸気ダンプラインを開き高圧タービンの背圧
   を真空近くの圧力まで下げ、タービン負荷併入後、前記
   蒸気ダンプラインを閉じて高圧タービンの背圧を徐々に
   上昇させるようにしたことを特徴とする、高圧タービン
   起動による蒸気タービンプラントの起動方法。